L. dimidiatus có phạm vi phân bố rộng khắp vùng biển Ấn Độ Dương - Thái Bình Dương. Loài cá này được ghi nhận từ Biển Đỏ và vịnh Oman, trải dài xuống vùng biển phía nam bán đảo Ả Rập và dọc theo vùng bờ biển Đông Phi, bao gồm Madagascar và các đảo quốc, bãi ngầm xung quanh; từ vùng biển ngoài khơi Ấn Độ, phạm vi của L. dimidiatus trải dài về phía nam đến Lakshadweep, Sri Lanka, Maldives, Chagos, xa hơn nữa là đến quần đảo Cocos (Keeling) và đảo Giáng Sinh (Úc), cũng như dọc theo vùng bờ biển của bang Tây Úc; ở phạm vi phía đông, L. dimidiatus xuất hiện trải dài trên khắp vùng biển các nước Đông Nam Á, Papua New Guinea, bờ biển phía đông Úc (từ bang Queensland đến bang New South Wales), mở rộng phạm vi đến hầu hết các đảo quốc, quần đảo thuộc châu Đại Dương (xa nhất ở phía đông là đến đảo Phục Sinh); phạm vi phía bắc giới hạn đến vùng biển phía nam Nhật Bản; phía nam đến đảo Lord Howe (Úc)[1][3].

Năm 2020, trong một lần xem lại đoạn phim tài liệu thô đã được một đội ngũ làm truyền hình quay tại vùng biển thuộc quần đảo Kermadec (New Zealand) vào năm 2015, các nhà khoa học đã vô tình phát hiện ra ba loài cá mà trước đây được cho là không sống trong khu vực này, là L. dimidiatus, cá bướm Chaetodon mertensii và cá mú Epinephelus rivulatus[4][5]. Việc phát hiện này đã mở rộng phạm vi phân bố của cả ba loài về phía nam.

L. dimidiatus sống gần các rạn san hô viền bờ và các rạn san hô trong các đầm phá ở độ sâu đến 40 m[1].